Physiologische Grundlagen der Kieferaugmentation

Bereits in den späten Neunzigerjahren des vorigen Jahrhunderts hat in der Zahnheilkunde die Diskussion um Verfahren und Materialien für die Kieferknochenaugmentation zur Herstellung eines suffizienten Implantatlagers den Boden rationaler und seit langer Zeit bekannter und unwiderlegbarer physiologischer Grundlagen der Knochenregeneration verlassen. Wurden seinerzeit wissenschaftliche Studien zu den Vor- und Nachteilen von autologen freien Knochentransplantaten aus Beckenkamm, Knie, Schienbein, Schulterblatt und Schädeldach diskutiert, hat sich heute der „wissenschaftliche“ Diskurs zunehmend auf den Wettstreit konkurrierender heterologer, allogener, xenogener und synthetischer Knochenersatzmaterialien verlagert.

Möglicherweise lag es an der Abkopplung der Zahnheilkunde von der Allgemeinmedizin und ihrem „isolierten“ Dasein, dass grundlegende physiologische Wahrheiten und in der Allgemeinmedizin bereits seit den 60er Jahren bekannte Forschungsergebnisse in den Boom der dentalen Implantologie ab Mitte der 90er Jahre und der damit verbundenen Notwendigkeit der Augmentationschirurgie keinen Einzug hielten. Wieder einmal waren es skandinavische Wissenschafter aus der Orthopädie und Plastischen Chirurgie – wie seinerzeit Brånemark in der dentalen Implantologie –, die bereits in den 60er Jahren Fragen beantwortet haben, die sich forschende Zahnärzte bis heute stellen.

Puranen [1] hat bereits 1966 die Frage beantwortet, was mit freien (nicht gefässanastomosierten) Knochentransplantaten geschieht: Bei Lagerung in Raumluft ist ein autologer Knochenblock nach 90 Minuten biologisch inaktiv, bei Lagerung in Kochsalzlösung nach spätestens 3 Stunden.

Bohr [2] relativierte 1967 die osteogenetische Potenz von autologen Knochentransplantaten in Bezug auf den Nettoheilungseffekt im Vergleich zu Bankknochen: Obschon sich in der Anfangsphase der Knochenaugmentation (bis zum 5. Tag post transplantationem) im frischen autologen Knochentransplantat vermehrt Knochen ablagerte, war der Nettoeffekt nach Heilungsabschluss fern jeglicher experimenteller und - mehr noch - klinischer Signifikanz.

Damit war eigentlich der „Religionskrieg“ zwischen Verfechtern autologer Knochentransplantate und Synthetikknochens für die klinische Praxis bereits entschieden, bevor er in der Zahnheilkunde und Oralchirurgie überhaupt erst begonnen hat.

Lange Zeit unbeachtet blieb auch die essentielle biologische und regenerative Funktion des Periosts in der zahnärztlichen Augmentationschirurgie: Während in der Zahnheilkunde akademische Diskussionen über die Klassifikation der Wandzahl von Knochendefekten und ihren Einfluss auf die Knochenregeneration abgeführt wurden, war von den plastischen Chirurgen schon lange die Schlüsselfunktion des Periosts bewiesen [3-5] und wurde neuerdings wieder bestätigt [6,7], obschon ein einfacher Blick in das Physiologielehrbuch reichen würde, um den physiologischen Ablauf der Knochenheilung zu verstehen.

So haben sich Lundgren et al. [8] 2004 noch die Frage gestellt, wie es denn sein kann, dass sich nach einem Sinuslift unter der gelifteten und im Abstand zum Kieferhöhlenboden durch Implantate in Abstand gehaltenen Sinusmembran immer Knochen bildet, was letztendlich ab 2009 von Srouji ein für alle Mal geklärt wurde [9,10]: Die Schneider’sche Membran ist - wie jede andere am vitalen Knochen anhaftende Struktur im gesamten knöchernen Skelett von der Schädeldecke innen (Dura mater [5,6]) und außen bis zu den Endphalangen der Zehen - simpel und einfach Periost und dieses produziert alle zur Knochenregeneration notwendigen humoralen und zellulären Faktoren, wie Bone Morphogenetic Protein 2 (dessen Schlüsselfunktion ebenfalls bereits festgestellt wurde [11]), Osteonectin, Osteocalcin, Osteopontin etc. Vitales Periost allein vermag ohne Anwesenheit jeglicher calcificierter Struktur bei Vorhandensein eines Blutkoagels neuen Knochen bilden [10]. Univ. Prof. Hollmann, Spezialist für Lippen-Kiefer-Gaumenspalten an der Universitätsklinik für MKG-Chirurgie der Universität Wien, hat diesen Mechanismus bereits 1988 in seinen Einführungsvorlesungen zur MKG-Chirurgie vermittelt, als „boneless bonehealing“ bezeichnet und in der täglichen chirurgischen Praxis routinemäßig eingesetzt.

Nachdem nun hoffentlich fernab von „Wissenschaftsmarketing“ geklärt ist, wie Knochenaugmentation im „wirklichen Leben“ funktioniert, müssen wir uns unter diesem Aspekt der Frage zuwenden: Wie holt man das Maximum aus dem regenerativen Potential des Körpers heraus, um unseren Augmentationszwecken zu dienen?

Minimalinvasivität ist kein Modewort sondern medizin-ethischer und biologisch zwingender Imperativ

Auch hier ist die Antwort so offensichtlich wie simpel: Minimalinvasivität. Musste die erste Generation von MKG-Chirurgen noch mit Hammer, Meißel und klobigen Handsägen arbeiten und dabei massenhaft vitales Gewebe zerstören, das einzig und allein Träger der Regeneration ist, so wurden im Laufe der Zeit immer feinere und präzisere rotierende und oszillierende Instrumente entwickelt, die zwar potentiell weniger Zerstörungen anrichteten, jedoch im praktischen täglichen Einsatz in der Hand von fehlbaren Menschen und OP-Teams weiterhin systemimmanente Risiken vor allem für die so wichtigen Weichgewebsstrukturen – allen voran das Periost – bedeuten.

Erst mit Einführung der Ultraschallchirurgie konnte eine Operationspräzision und Schonung von vitalen Weichgewebsstrukturen erreicht werden, die das volle Potential der einzig für die Heilung verantwortlichen biologischen Einzelstrukturen und -komplexe nicht oder nur sehr gering beeinträchtigen. Als chirurgisch tätiger Arzt darf man nie vergessen, dass jede Operation ex lege „eine Körperverletzung ist, die nur dann nicht unter Strafe gestellt wird, wenn sie dem Wohl und der Gesundung des Patienten dient.“

Im klinischen Alltag hat die Ultraschallchirurgie ihre Minimalinvasivität bereits eindrucksvoll unter Beweis gestellt [12,13] und deckt sich mit den zahlreichen weltweiten Kommentaren von Zahnärzten und Oralchirurgen bei Kongressen, die rotierende Instrumente beiseitegelegt haben und komplett auf Piezotome-Chirurgie umgestiegen sind. Eines dieser minimalinvasiven Piezotome-chirurgischen Verfahren ist der transcrestale hydrodynamische ultraschallgestützte Cavitations-Sinuslift (INTRALIFT), der eine Sinusbodenaugmentation jeglicher gewünschter Ausdehnung durch einen 3 mm messenden transcrestalen Zugang ermöglicht [14-17].

Da beim INTRALIFT nach einer vorläufigen Auswertung histologischer Schnitte im Rahmen einer anatomischen Studie an frischen Humanschädeln keinerlei Verletzungen der Schneider’schen Membran stattfinden und somit in-vivo das volle physiologische Regenerationspotential der Sinusmembran erhalten bleibt, wurde das Verfahren gewählt, um die subantrale Knochenregeneration in-vivo radiologisch zu verfolgen.

Fallbeispiel - subantrale Knochenregeneration im zeitlichen Verlauf nach Durchführung eines INTRALIFT im rechten Sinus Maxillaris

Bei einem 41-jährigen Patienten wurde an der rechten Kieferhöhle ein Sinuslift mit dem Piezotome-INTRALIFT-Verfahren durchgeführt (Abb. 1 und 2). Der gesamte Kieferhöhlenboden rechts wurde durch den 3 mm durchmessenden transcrestalen Zugang mit einem blutgetränkten radioluciden Kollagenschwamm als Stabilisierungsmatrix für die Sinusmembran augmentiert. Nach 4 Monaten wurde eine erste DVT-Verlaufskontrolle durchgeführt: Die knöcherne Regeneration folgt einem gleichmäßigen zirkulären zentripetalen Muster beginnend am Periost der Schneider´schen Membran und am Kieferhöhlenboden, der durch das crestale und im Laufe des INTRALIFTs nicht abgelöste Periost des Alveolarkammes mit den humoralen und zellulären Knochenwachstumsfaktoren versorgt wird (Abb. 3 und 4).

Nach 7 Monaten zeigte sich das Augmentationsvolumen vollständig knöchern durchbaut (Abb. 5), sodass die Implantatinsertion erfolgen und nach weiteren 2 Monaten die prothetische Versorgung durchgeführt werden konnte (Abb. 6). Dieser subantrale, vom Periost induzierte Knochenregenerationsmechanismus ließ sich in allen weiteren dokumentierten Fällen beobachten.

Flapless-Chirurgie: Der Schlüssel zu weniger Komplikationen, kürzeren Abheilzeiten und hohen klinischen Erfolgsraten

Ein weiteres Beispiel Piezotome-Chirurgisch minimal invasiver Operationsverfahren zur Knochenaugmentation ist das „flapless crest splitting“ (die mucoperiostlappenfreie horizontale Kieferkammdehnung) bei schmalen Kieferkämmen [19,20]. Werden große Mucoperiostlappen präpariert und diese darüber hinaus auch noch durch Schlitzungen zerstört und ihrer osteogenen Potenz beraubt, ist selbst bei größter chirurgischer Sorgfaltswaltung eine traumatische Resorption des bearbeiteten Kieferknochens im Zuge der Heilung nicht zu verhindern. Knochenblockapposition, Augmentationen mit synthetischen Knochenersatzmaterialien und Membrantechniken bedürfen langer Übung und hohen manuellen Geschicks des gesamten OP-Teams und alleine die Präparation des Empfängerlagers mit rotierenden Instrumenten – so sorgfältig sie auch stattfinden mag – vernichtet wertvolle Knochensubstanz.

Bereits 1990 warnte Chanavaz M im Rahmen einer 11-Jahres-Studie zum Sinuslift vor “the grave dangers that lie behind complications that may result from the inadequate practice of surgery by untrained operators” (Übersetzung: ..... vor den gravierenden Gefahren, die hinter Komplikationen liegen, die das Resultat mangelnder Übung und Operationsausführung der Operateure sein dürften).

Je weniger blutig und aufwändig operiert wird, umso besser sind die komplikationslosen Heilungschancen. Eine biologische Offensichtlichkeit, die kaum einer hochgestochenen wissenschaftlichen Beweisführung bedarf und in allen Bereichen der Medizin zu minimalinvasiven Verfahren geführt hat (endoskopische Bauch- und Thoraxchirurgie, röntgennavigierte transversale Gefäßchirurgie usw.). Werden funktionelle biologische Einheiten (im Falle der Oralchirurgie die biologische Einheit Knochen-Periost) nicht getrennt, müssen keine Heilungsvorgänge stattfinden bis das eigentliche Operationsziel – die Knochenvermehrung – stattfindet. Kürzere, komplikationsarme und bessere Ergebnisse können erzielt werden.

Fallbeispiel - Flapless Crest Split und Aufweitung des schmalen Alveolarkammes

Bei einer 43-jährigen Patientin lag ein typischer Spitzkamm vor, wie er nach langer Zahnlosigkeit durch zuerst laterale Atrophie und erst zu einem späteren Zeitpunkt vertikalem Höhenverlust auftritt. Eine ausreichende Kieferkammhöhe mit ca. 12 mm über dem Nervus alveolaris inferior war gegeben, jedoch verbot eine Kieferkammbreite von durchschnittlich 1,5 mm eine Implantatinsertion ohne augmentative Maßnahmen (Abb. 7 und 8).

Der einzige Skalpellschnitt erfolgte in mesiodistaler Richtung an der Spitze des Alveolarkammes und anschließend wurde das vertikale Crest-Splitting mit den TKW-CS-Spitzen für Piezotome II und SOLO (Satelec / ACTEON, Mettmann) durchgeführt. Nach Anlegen der mesialen und distalen buccalen Entlastungsosteotomien wurde der 1,5 mm schmale Kieferkamm auf insgesamt 6 mm aufgedehnt (Dehnspalt 4 – 4,5mm, Abb. 9) und 2 Q2-Implantate (Trinon, Karlsruhe) mit 45 Ncm inseriert (Abb. 10). Der verbleibende Bruchspalt wurde mit dem selbsthärtenden Knochenersatzmaterial easygraft^TM CRYSTAL (Degradable Solutions, CH-Schlieren) befüllt, um das für die Knochenbildung unabdingbare Blutkoagel zu stabilisieren und resistent gegen postoperative Patientenfehler zu machen (z. B. extensives Spülen mit Folge eines dem „Dry-Socket- Syndrom“ vergleichbaren Geschehens) (Abb. 11). Abschließend erfolgt der Wundverschluss mit adaptiven fortlaufenden Nähten, der aufgrund der Mikroanatomie der Gingiva an der Spitze des atrophen Alveolarkammes meist primär dicht erfolgt (Abb. 12).

Nicht immer lässt sich beim flapless Crest Split der OP-situs primär dicht verschließen, da eine Peri- ostablösung und -schlitzung zum spannungsfreien Wundverschluss oder Einbringen einer die peri- ostalinduzierte Knochenheilung verzögernde GBR-Membran ein grober Verstoß gegen das minimalinvasive OP-Protokoll wäre. Auch hier garantieren „easygraft“ und „easygraft CRYSTAL“ mit ihrem Polylactid-coating eine störungsfreie sekundäre Epithelisation des manchmal verbleibenden crestalen Gingivaspaltes von 1 – 2 mm. Die Abheilzeit beträgt im Unterkiefer je nach allgemeiner medizinischer Konstitution des Patienten zwischen 3 und 5 Monate und in diesem Fall erfolgte nach radiologischer Kontrolle (Abb. 13 und 14) drei Monate post OP die Implantatfreilegung und Versorgung mit einer dreistelligen Zirkonoxidbrücke.

Diskussion

Der implantologisch tätige Zahnarzt sollte sich nicht so sehr von „Heilsversprechungen“ bunter Hochglanzprospekte verwirren lassen, sondern vielmehr auf das gesicherte Basiswissen der Physiologie und Anatomie zurückgreifen, um die Konsequenzen seiner chirurgischen Handlungen eigenverantwortlich abschätzen zu können und ab und an über den Tellerrand der Zahnheilkunde blicken, um zu erfahren, dass viele Fragen der Augmentationschirurgie bereits von den Kolleginnen und Kollegen aus anderen medizinisch-chirurgischen Fachbereichen schlüssig beantwortet wurden.

Zudem darf das vermeintliche Beherrschen etablierter Operationsmethoden mit etabliertem chirurgischem Werkzeug keine Ausflucht sein, sich neuen, noch präziseren Werkzeugen und Methoden zu öffnen, die noch dazu schneller, leichter erlernbar, in Summe kostengünstiger und wesentlich patientenfreundlicher sind. Letztendlich werden Ärzte selbst auch ab und an zu Patienten, die sich die Frage stellen, ob sie maximal- oder minimalinvasiv behandelt werden wollen. Die Piezotome-Chirurgie eröffnet hier chirurgische Möglichkeiten, die bis dato nur theoretisch vorstellbar waren. Vermutlich wird sie sich binnen 8 bis 10 Jahren als Platinum-Standard durchsetzen.

Die Autoren haben in ihrem Berufsleben beginnend mit autologen Knochentransplantaten die meisten synthetischen Knochenersatzmaterialien eingesetzt und immer gleich gute Erfolge erzielt, da alle Materialien nur ein Hilfsmittel sind (Volumenfüller), um am gewünschten Ort die physiologische Knochenregeneration stattfinden zu lassen. Die Entscheidung, welches Knochenersatzmaterial eingesetzt wird, sollte einzig nach Applikationsfreundlichkeit, mechanischer Stabilität und einfachem Handling erfolgen. Knochen selbst kann und wird nur von den humoralen Mechanismen des Blutes und des Periost generiert bis vielleicht in ferner Zukunft Molekularbiologen und Genetikingenieure in der Lage sind ex ovo Knochen wachsen zu lassen.

VERWENDETE MATERIALIEN

Piezotome II:
SATELEC / Acteon Germany GmbH (Mettmann)

Arbeitsspitzen (Fallbeispiel Intralift):
TKW-Tip-Set / TKW-Research-Group,
SATELEC / Acteon (Mettmann)

Arbeitsspitzen (Fallbeispiel Crest Split):
TKW-CS-Tip-Set / TKW-Research-Group,
SATELEC / Acteon (Mettmann)

Knochenersatzmaterial: easy-graftTM
CRYSTAL / Degradable Solutions (CH-Schlieren)

Implantate: Q2-Implantate, Durchmesser:
4 mm, Länge: 12 mm, TRINON GmbH (Karlsruhe)
Nahtmaterial: Vicryl 6-0, Ethicon (Norderstedt)

Näheres zum Autor des Fachbeitrages: Prof. Dr. Dr. Angelo Troedhan - Prof. Dr. Marcel Wainwright - Dr. Andreas Kurrek - Dr. Izabela Schlichting

Bilder soweit nicht anders deklariert: Prof. Dr. Dr. Angelo Troedhan , Prof. Dr. Marcel Wainwright , Dr. Andreas Kurrek , Dr. Izabela Schlichting